《现代混凝土流动性调控与超早强关键技术及应用》

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混凝土的流动性是实现其服役性能、促进传统产业升级和发展循环经济的核心技术。针对现代混凝土流动性要求高、保持难、与超早强矛盾的问题,开展了流动性调控与超早强关键技术的研究,揭示了水泥基材料分散、分散保持及早期水化的机理,探明了接枝共聚物的构效关系,发明了选择性吸附、缓控释、水泥早期水化历程调控和耦合强化高效乙氧基化技术,开发了专用聚醚和系列聚合物外加剂,解决了现代混凝土复杂组分高效分散、严酷条件下分散保持、以及超早强与大流动统一的难题。主要发明点如下:发明了接枝共聚物选择性吸附技术,设计开发了高适应、快分散降粘型聚合物外加剂,掺量比传统技术降低30%以上,有效解决了骨料含泥量高或水泥浆体SO<,4><'2->含量高的复杂条件下混凝土初始流动性不足的问题;解决了大掺量工业废渣(大于50%)混凝土初始分散慢、粘度大的难题,使低水胶比(W/B=0.18)、大掺量工业废渣混凝土搅拌时间和V漏斗通过时间分别缩短60%和81%。发明了接枝共聚物缓控释技术,实现了混凝土流动性保持的分阶段、全过程调控,常温条件下5h和40℃高温条件下3h基本不损失,很好地满足了高温和长时间等严酷条件下混凝土的泵送需求;解决了中低坍落度(≤14cm)混凝土流动度损失大或反向增长的难题,实现了持续稳定控制,确保了核电工程混凝土90min内稳定控制在12±2㎝、水工常态混凝土60min内均保持在3~5cm。发明了接枝共聚物协同调控早期水化与流动性的新技术,解决了现代混凝土超早强与大流动之间的矛盾。设计开发了高减水、高保坍、超早强功能的聚合物外加剂,混凝土12h抗压强度提高到485%,实现了高强预应力(简称PHC)管桩的免蒸压和泵送布料,以及地铁管片等制品的免蒸养;取代德国超细水泥方案,制备出16h抗压强度达54MPa的混凝土轨道板;开发了扩展度达395mm,可施工时间达45min,2h抗压强度达33MPa的超早强、自流平水泥基材料。发明了多元多相催化及超细雾化的耦合强化高效乙氧基化关键技术,开发了分子量高达10000的聚醚、水解型聚醚单体、多支化聚醚单体等专用聚醚,为开发系列聚合物外加剂提供了核心原材料,实现流动性调控与超早强。申请发明专利40项(PCT国际专利6项),获授权25项;发表SCI&EI收录论文32篇,出版专著3部,形成国家和行业标准4项。成果已广泛应用于长江三峡、京沪高铁、田湾核电和苏通大桥等多项国家重大工程,首次实现了核岛混凝土外加剂的国产化,并出口到中东和南美等地区;成果对水泥混凝土及制品行业转型升级、工业废渣无害化处置、低品位骨料资源化利用意义重大。三年实现销售收入40.82亿元,利税7.55亿元,制备高性能混凝土约1.45亿m<'3>,减少水泥用量近1000万吨,节约标煤约100万吨,减少CO<,2>排放750万吨。获2012年度建筑材料科学技术奖技术发明类一等奖和2011年度江苏省科技进步奖一等奖。

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